陳榮圻

針對(duì)全球氣候變暖問(wèn)題，2015 年12 月，聯(lián)合國(guó)在法國(guó)巴黎召開(kāi)的《氣候變化框架公約》締約國(guó)大會(huì)上，197 個(gè)國(guó)家成為締約國(guó)，達(dá)成的全球碳中和目標(biāo)為：到21 世紀(jì)中葉，全球平均氣溫上升控制在2 ℃以內(nèi)，并努力限制在1.5 ℃以內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平在2020 年9 月聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上首次承諾中國(guó)將力爭(zhēng)在2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和，并在2021 年4 月的40 國(guó)氣候視頻峰會(huì)上再次承諾；2021 年10 月31 日在英國(guó)格拉斯哥舉行的《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》第26次締約方大會(huì)上達(dá)成“格拉斯哥氣候協(xié)議”。

在這次會(huì)議召開(kāi)前夕，中國(guó)發(fā)布了兩個(gè)重要文件：2021年10月24日，《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》；2021 年10 月27 日，國(guó)務(wù)院新聞辦公室發(fā)表《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的政策和行動(dòng)》白皮書(shū)。前一個(gè)文件指出，要處理好減污降碳和能源安全、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全、糧食安全、群眾正常生活的關(guān)系；有效應(yīng)對(duì)綠色低碳轉(zhuǎn)型可能伴隨的經(jīng)濟(jì)、金融、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，防止過(guò)度反應(yīng)，確保安全降碳，對(duì)雙碳目標(biāo)提出具體意見(jiàn)。意見(jiàn)指出，到2025 年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2020 年下降13.5%；單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2020 年下降18%；非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右；森林覆蓋率達(dá)到24.1%，森林蓄積量達(dá)到180億m3，中國(guó)每天造林面積約120 km2。2030 年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗大幅下降；單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005 年下降65%以上；非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12 億kW 以上；森林覆蓋率達(dá)到25%左右，森林蓄積量達(dá)到190 億m3，二氧化碳排放量達(dá)到峰值并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)中有降。到2060 年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到80%以上，碳中和目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上化石能源消費(fèi)還留有20%的余地。

2021 年10 月27 日，國(guó)務(wù)院新聞辦公室發(fā)表《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的政策和行動(dòng)》白皮書(shū)，是繼2011 年以來(lái)發(fā)布的第二本白皮書(shū)。白皮書(shū)指出，中國(guó)基本上扭轉(zhuǎn)了二氧化碳排放快速增長(zhǎng)的局面。2020 年，中國(guó)碳排放強(qiáng)度比2015 年下降18.8%，超額完成“十三五”約束性目標(biāo)，比2005年下降48.4%。

中國(guó)“十四五”科技發(fā)展規(guī)劃包括多個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)：新一代的信息技術(shù)（6G）、生物技術(shù)、新能源、新材料、新技術(shù)裝備（量子計(jì)算機(jī)、機(jī)器人）、新能源汽車(chē)、環(huán)保技術(shù)、航空航天和海洋技術(shù)等，其中許多項(xiàng)目與綠色能源轉(zhuǎn)型有關(guān)。

英國(guó)《獨(dú)立報(bào)》網(wǎng)站2021 年12 月1 日?qǐng)?bào)道：國(guó)際輿論稱，2021 年10—11 月在格拉斯哥舉行的聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)（COP26）根本無(wú)法與2021 年中國(guó)在其他氣候行動(dòng)方面的出色表現(xiàn)相比。中國(guó)政府“做得多，說(shuō)得少”，除了對(duì)雙碳承諾付諸實(shí)施外，2021 年10月，在云南昆明主辦的聯(lián)合國(guó)《生物多樣性公約》締約國(guó)大會(huì)第十五次會(huì)議上宣布，中國(guó)將不再新建境外煤電項(xiàng)目。2021 年對(duì)中國(guó)是不錯(cuò)的開(kāi)始，1 月中國(guó)發(fā)布關(guān)于發(fā)展國(guó)際合作的白皮書(shū)，包括一整章節(jié)關(guān)于“一帶一路”伙伴國(guó)家生態(tài)環(huán)保的內(nèi)容；10 月的中國(guó)-東盟領(lǐng)導(dǎo)人會(huì)議，發(fā)表《關(guān)于加強(qiáng)中國(guó)-東盟綠色和可持續(xù)發(fā)展合作的聯(lián)合聲明》；11 月的中非合作論壇上，中國(guó)與非洲國(guó)家簽署《中非應(yīng)對(duì)氣候變化合作宣言》。此類(lèi)合作舉措與COP 圍繞氣候融資等事項(xiàng)的長(zhǎng)期僵局形成鮮明對(duì)比。

國(guó)際能源署于2021 年12 月1 日發(fā)布的報(bào)告稱，2021 年全球新增可再生能源裝機(jī)容量攀升至歷史新高。全世界新安裝的太陽(yáng)能光伏板、風(fēng)力渦輪機(jī)、氫能電解槽和其他可再生能源設(shè)備將達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄水平?？稍偕茉窗l(fā)電量將在未來(lái)幾年加速增長(zhǎng)，到2026 年，將占到全球發(fā)電量的近95%。盡管用于太陽(yáng)能光伏板和風(fēng)力渦輪機(jī)的關(guān)鍵材料成本不斷上升，但2021 年仍將新增約290 GW 的可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量，打破2020年創(chuàng)下的歷史紀(jì)錄。

2021—2026 年，新增的可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)將比2015—2020 年高出50%。其驅(qū)動(dòng)力是政府出臺(tái)政策加大支持力度，以及在格拉斯哥氣候峰會(huì)前和召開(kāi)期間各國(guó)宣布了更雄心勃勃的清潔目標(biāo)。但全世界可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)現(xiàn)下一目標(biāo)所需的水平，即到2050 年實(shí)現(xiàn)溫室氣體（主要是二氧化碳和甲烷）凈零排放，以防止平均氣溫上升的最危險(xiǎn)幅度（1.5 ℃以內(nèi)）。

國(guó)際能源署預(yù)計(jì)到2026 年，中國(guó)的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到1 200 GW，比設(shè)定完成這一目標(biāo)的日期（2030年）早4年。印度的新增發(fā)電裝機(jī)容量將比2015—2020 年翻一番。歐洲和美國(guó)的動(dòng)作也將顯著加快。中國(guó)繼續(xù)展示了在清潔能源領(lǐng)域的力量，可再生能源擴(kuò)張表明，中國(guó)的二氧化碳排放量可能在2030年前達(dá)到峰值。

1 能源轉(zhuǎn)型

面對(duì)氣候變暖，世界主要經(jīng)濟(jì)體都作出了減排承諾，必將進(jìn)行能源轉(zhuǎn)型，將傳統(tǒng)能源煤炭、石油和天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕G色能源。

中國(guó)富煤、缺油、少氣的資源結(jié)構(gòu)，決定了以煤炭為主的火力發(fā)電。中國(guó)每年消耗40 多億t 煤炭，約占全球煤炭消耗量的1/2，燃煤發(fā)電約占中國(guó)電力生產(chǎn)量的2/3。2021 年10 月31 日—11 月14 日在英國(guó)格拉斯哥氣候峰會(huì)（COP26）上，聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)古特雷斯稱：電力部門(mén)逐漸淘汰煤電是實(shí)現(xiàn)地球平均氣溫升高控制在1.5 ℃內(nèi)最重要的一步。因?yàn)楫?dāng)前煤電部門(mén)需要清除最臟、污染最嚴(yán)重的化石燃料。2030 年前，全球發(fā)電領(lǐng)域的煤炭用量必須比2010 年下降80%。這意味著，發(fā)達(dá)國(guó)家必須承諾在2030 年前逐步淘汰煤炭發(fā)電，其他國(guó)家必須在2040年前做到這一點(diǎn)。

中國(guó)在2020 年新增煤電裝機(jī)容量控制在11 GW以內(nèi)，國(guó)家能源局表示，2021 年中國(guó)煤炭消費(fèi)比要下降到50%以下。2021 年11 月，包括中國(guó)在內(nèi)出現(xiàn)世界性缺電，針對(duì)這一新情況，煤電在短時(shí)間內(nèi)又稍增，但煤炭消費(fèi)轉(zhuǎn)折期仍可能在2021 年到來(lái)。2021 年中國(guó)的煤炭消費(fèi)量約占全球煤炭消費(fèi)量的53.8%，面對(duì)減少對(duì)煤炭長(zhǎng)期依賴的挑戰(zhàn)，中國(guó)正從綠色能源開(kāi)發(fā)方面的巨大投資能力中獲益。中國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量占總發(fā)電裝機(jī)容量的42.4%。中國(guó)在太陽(yáng)能光伏板和風(fēng)力渦輪機(jī)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。中國(guó)將不斷加速讓新技術(shù)成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的引擎，在綠色能源發(fā)電領(lǐng)域擁有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)科技巨頭企業(yè)在利用人工智能和大數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控方面具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。此外，政府的高度參與也促成了一種雙重杠桿生態(tài)系統(tǒng)，這有助于推動(dòng)我國(guó)在短期和中期進(jìn)行的改革，從而打造對(duì)煤炭依賴更少的模式。

占中國(guó)碳排放總量約15%的鋼鐵行業(yè)，中國(guó)目前有237 家鋼鐵企業(yè)，產(chǎn)能約6.5 億t。總部設(shè)在赫爾辛基的能源與清潔空氣研究中心于2021 年8 月13 日發(fā)布報(bào)告：中國(guó)在鋼鐵領(lǐng)域的成功取決于中國(guó)政府在電力和低碳鋼鐵行業(yè)加大了對(duì)清潔能源的投入。據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)稱，2021 年底，非化石能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模占比將首次超過(guò)煤電。2021 年一季度，重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)調(diào)查結(jié)果是：占91%的電源投資投入非化石能源發(fā)電。

除了太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電，中國(guó)水力發(fā)電資源豐富，除了早期建成的長(zhǎng)江三峽水力發(fā)電站，云南西部橫斷山高山峽谷區(qū)、高黎黃山、怒山等南縱列，其間瀾滄江、怒江、元江等成帚狀排列。2021 年竣工的云南白鶴灘水電站裝機(jī)容量?jī)H次于長(zhǎng)江三峽水電站。中國(guó)水力發(fā)電在一次能源消費(fèi)中占比近8%，占全球水電消費(fèi)量的30.1%左右。核電站已建成490 座，占全國(guó)總發(fā)電量的5%，美國(guó)約占20%，差距很大，發(fā)展空間很大。2021 年5 月19 日，中俄合作在山東田灣和徐大堡開(kāi)工建造一座核電站，建成后發(fā)電量將達(dá)到37 億kWh，相當(dāng)于每年減排3 068 t 二氧化碳。風(fēng)能和太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)重點(diǎn)在大西北新疆、寧夏、甘肅等地，地域開(kāi)闊，日照時(shí)間長(zhǎng)，風(fēng)力資源豐富，這些貧瘠地區(qū)借此可以使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

2021 年完工的甘肅酒泉戈壁灘風(fēng)力場(chǎng)，裝機(jī)容量達(dá)10 GW，相當(dāng)于長(zhǎng)江三峽發(fā)電站發(fā)電量的1/2，計(jì)劃2025 年再建，使其裝機(jī)容量翻一番，達(dá)到20 GW。甘肅玉門(mén)本是中國(guó)石油工業(yè)的搖籃，如今從礦物燃料轉(zhuǎn)型為可再生能源。玉門(mén)現(xiàn)在躍居全國(guó)新能源前沿，在平坦的沙漠上，正在安裝巨大的環(huán)狀定日鏡，每個(gè)光環(huán)的中心是一個(gè)塔，用來(lái)接收反射的光，并將其集中到一個(gè)光束，產(chǎn)生足夠的熱量來(lái)運(yùn)行一個(gè)熱電站。玉門(mén)將成為中國(guó)新能源的先驅(qū)。當(dāng)前中國(guó)正在建設(shè)一批總規(guī)模近3 000 萬(wàn)kW 的大型太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目，新疆是全球最重要的太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)多晶硅生產(chǎn)基地之一。單新疆大全等4 家大型企業(yè)，2020 年生產(chǎn)多晶硅24.3 萬(wàn)t，占全球市場(chǎng)的36%。作為太陽(yáng)能電池的主要原材料，新疆生產(chǎn)的多晶硅已成為全球綠色能源產(chǎn)業(yè)不可或缺的一環(huán)。寧夏盛產(chǎn)硅，全省面積6 萬(wàn)多km2，平原占1/4。而青海地處青藏高原，日照時(shí)間長(zhǎng)，全省面積約72萬(wàn)km2，降水少，適合發(fā)展太陽(yáng)能。

除了發(fā)電需用可再生能源取代燃煤，還有燃油汽車(chē)改用鋰電池作為動(dòng)力，截至2020 年6 月底，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)保有量為450 萬(wàn)輛，躍居世界首位，成為引領(lǐng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要力量，但與目前燃油車(chē)保有量2.4 億輛差距巨大，電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展空間很大。與其配套的充電站，全國(guó)累計(jì)建設(shè)38 萬(wàn)座，換電站449座，建成各種充電樁132.2 萬(wàn)個(gè)，其中公共充電樁65.8萬(wàn)個(gè)，私人擁有79.4 萬(wàn)個(gè)，總量占世界第一。同時(shí)已建成“十縱十橫兩環(huán)”4.9萬(wàn)m 高速公路快充網(wǎng)絡(luò)。

2 綠色能源的原材料

2.1 稀土元素——風(fēng)電渦輪發(fā)電機(jī)

稀土元素在元素周期表內(nèi)是第Ⅲ副族元素，原子序數(shù)57～71 為鑭系元素。通常分為鈰組（鑭、鈰、釹、鉅、釤）和釔組（銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔），也可將鑭到釓稱為輕稀土，釓到镥稱為重稀土。

各個(gè)稀土元素常以差別很大的不同量存在于同一種礦石內(nèi)，如獨(dú)居石及氟碳鈰礦石中以輕稀土為主，鈧釔礦石以釔和鈧為主，黑稀金礦以釔及重稀土為主，都是有銀色光澤的金屬，質(zhì)地較軟。原子價(jià)主要是正三價(jià)（镥及鋱有極個(gè)別的四價(jià)氧化物，釤、銪有二價(jià)化合物），能形成穩(wěn)定的絡(luò)合物及微溶于水的草酸鹽、氟化物、碳酸鹽及氫氧化合物等。三價(jià)稀土元素化合物的化學(xué)性質(zhì)除鈧外，其余都很相似，分離較難，采用萃取分離法及離子交換法已能制得單一的稀土元素化合物。純稀土化合物的性能各有不同，其應(yīng)用領(lǐng)域也有所不同。早期廣泛應(yīng)用于磁性、熒光、激光材料等，在電子技術(shù)、原子能工業(yè)，在合金鋼及非鐵合金中摻入少量混合稀土金屬可以改善性能。如今，單一釹用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)及以鋰電池提供動(dòng)力的汽車(chē)，其發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)向使用稀土磁鐵。鋱是節(jié)能燈的主要成分，銪用于激光設(shè)備，鈰用于柴油內(nèi)燃機(jī)催化轉(zhuǎn)化機(jī)，其他稀土元素用于動(dòng)力工具、智能手機(jī)、醫(yī)療設(shè)備等。

如今，稀土元素也用于武器，美國(guó)和英國(guó)的導(dǎo)彈系統(tǒng)及其他軍事裝備需使用稀土磁鐵，大多來(lái)自中國(guó)。英美澳正在醞釀本國(guó)稀土計(jì)劃，從礦山場(chǎng)地清理到建廠，預(yù)計(jì)要到2023 年才能開(kāi)始生產(chǎn)。2011 年，三國(guó)準(zhǔn)備把稀土元素的開(kāi)采擴(kuò)展到世界其他地區(qū)，如格陵蘭島。然而格陵蘭島議會(huì)擔(dān)心其對(duì)環(huán)境的影響，因此禁止開(kāi)采鈾礦，實(shí)際上是阻止了世界上最大的稀土項(xiàng)目之一。

2020 年，我國(guó)稀土開(kāi)采量已經(jīng)降到全球的60%左右，雖然仍居全球第一，但已接近我國(guó)的稀土消費(fèi)份額。我國(guó)稀土依然在全球處于主導(dǎo)地位，主要在于稀土開(kāi)采后的加工能力，所以我國(guó)稀土加工產(chǎn)品仍占全球90%以上。這主要是因?yàn)橥ㄟ^(guò)幾十年的研發(fā)，我國(guó)稀土加工能力不斷提升。

目前，我國(guó)已經(jīng)在稀土研發(fā)方面進(jìn)行布局，設(shè)立了中國(guó)科學(xué)院稀土研究院，不過(guò)科研機(jī)構(gòu)的研發(fā)成果偏重于基礎(chǔ)，要轉(zhuǎn)化為真正領(lǐng)先的加工和應(yīng)用，還需要進(jìn)一步的研發(fā)投入。中國(guó)五礦和中國(guó)鋁業(yè)正準(zhǔn)備成立中國(guó)稀土集團(tuán)，推動(dòng)從開(kāi)采到加工、應(yīng)用的高端化發(fā)展。

2.2 鋰和鈷——鋰電池

20 世紀(jì)90 年代，日本索尼公司實(shí)現(xiàn)鋰電池商業(yè)化，其比之前的鎳氫電池、鉛酸電池能儲(chǔ)備更多的電能，在新能源汽車(chē)、電腦、智能手機(jī)等產(chǎn)品上得到普及。相關(guān)研究還在2019 年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。但鋰電池最大的缺點(diǎn)是成本高，尤其是2021 年以來(lái)，鋰電池相關(guān)原材料價(jià)格飛漲，逼迫各國(guó)紛紛布局“后鋰電池”時(shí)代，主要目標(biāo)就是壓縮成本和提高耐用性。首先瞄準(zhǔn)了成本更低的鎂電池。鎂離子可以攜帶2 個(gè)正電荷，而鋰離子只能攜帶1 個(gè)正電荷，因此理論上鎂電池的能量密度比鋰電池更大。鎂電池的電極正極材料采用有機(jī)化合物，電解質(zhì)采用硼化物，但至今只報(bào)道實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能反復(fù)充放電超過(guò)500 次，未見(jiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。除此以外，還有鋅電池和鈉電池，其中鈉電池比較成熟。這些“后鋰電池”的工作原理高度相似，只是受制于沒(méi)有合適的電極材料。鈉電池一直到2000 年之后才取得突破，當(dāng)前技術(shù)最先進(jìn)的鈉電池生產(chǎn)企業(yè)是中國(guó)“寧德時(shí)代”集團(tuán)，具備全球最高的能量密度160 Wh/kg 和快充特性（15 min 可充電80%），計(jì)劃于2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。

相關(guān)資料顯示，鋰資源近80%集中在美洲四湖和澳大利亞。中國(guó)需要的鋰資源80%都要靠進(jìn)口。中國(guó)鋰業(yè)巨頭江西贛鋒鋰業(yè)公司相繼將阿根廷鹽湖等外國(guó)鋰礦收入囊中。贛鋒鋰業(yè)正迅速發(fā)展壯大，提出了2025 年電動(dòng)汽車(chē)鋰電池的鋰化合物產(chǎn)量比2020年翻一番的目標(biāo)。這一目標(biāo)與中國(guó)發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的方向一致。2020 年，該公司鋰化合物產(chǎn)能達(dá)到9 萬(wàn)t（以碳酸鋰計(jì)算），到2025 年至少達(dá)到20 萬(wàn)t，是可以生產(chǎn)超過(guò)400 萬(wàn)臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)電池的規(guī)模。公司還提出了將產(chǎn)能增加到60 萬(wàn)t 的計(jì)劃。氫氧化鋰是生產(chǎn)車(chē)載鋰電池的原料，2020 年全球生產(chǎn)的氫氧化鋰中，贛鋒鋰業(yè)占據(jù)24%的份額，僅次于美國(guó)雅寶公司的27%。

相比鈉電池的原料鈉，鋰在地殼中的儲(chǔ)量?jī)H為0.006 5%，全球儲(chǔ)量8 600 萬(wàn)t，而鈉在地殼中的儲(chǔ)量為2.74%，僅中國(guó)柴達(dá)木盆地的鈉儲(chǔ)量就達(dá)到3 216億t。從原料角度看，鋰電池肯定將讓位于鈉電池，只要解決一些技術(shù)問(wèn)題，將來(lái)電動(dòng)汽車(chē)將是鈉電池的天下。2021 年7 月底，全球最大的車(chē)載電池企業(yè)寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司召開(kāi)了在線發(fā)布會(huì)，推出該公司第一款鈉離子電池。這種電池15 min可充電80%以上，最大的優(yōu)點(diǎn)是不使用鋰、鈷等稀有金屬。

鈷可作為鋰電池的正極材料。來(lái)自國(guó)內(nèi)知名有色金屬產(chǎn)業(yè)咨詢研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2025年鋰電池對(duì)于鈷的消費(fèi)將增長(zhǎng)至16.4 萬(wàn)t。隨著5G 技術(shù)的普及，智能電子產(chǎn)品快速增長(zhǎng)，同時(shí)新能源革命下電動(dòng)汽車(chē)可持續(xù)發(fā)展，中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的鈷消費(fèi)國(guó)。2020 年全球鈷需求量達(dá)13.6 萬(wàn)t，其中中國(guó)消費(fèi)量達(dá)7.1 萬(wàn)t，占全球消費(fèi)量的52%；中國(guó)目前也是全球鈷精煉產(chǎn)能最大的國(guó)家。與高需求量成反比的是，中國(guó)自身的鈷資源富礦少而貧礦多，品位也比較低。中國(guó)鈷原材料嚴(yán)重依賴進(jìn)口。數(shù)據(jù)顯示，2020 年中國(guó)鈷資源對(duì)外依存度高達(dá)97%，而到2025年這一數(shù)字預(yù)計(jì)高達(dá)99%。

據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)，2020 年全球鈷儲(chǔ)量721萬(wàn)t，集中分布于剛果（金）、澳大利亞、古巴等國(guó)，其中剛果（金）最豐富。中國(guó)駐剛果（金）大使館經(jīng)濟(jì)商務(wù)處數(shù)據(jù)顯示，剛果（金）的鈷儲(chǔ)量達(dá)到450 萬(wàn)t，占世界儲(chǔ)量50%以上，是世界上最重要的鈷生產(chǎn)國(guó)之一。

據(jù)悉，外資企業(yè)進(jìn)入剛果（金）進(jìn)行礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)時(shí)間早，早期開(kāi)發(fā)的銅鈷礦品位高，大礦、富礦多，開(kāi)采條件更好，基本上為露天開(kāi)采，目前尚未進(jìn)入系統(tǒng)性地下開(kāi)采階段。相對(duì)而言，中資企業(yè)進(jìn)入剛果（金）較晚，獲取銅鈷礦資源質(zhì)量不及外資企業(yè)。

2.3 鈾——核燃料

目前，我國(guó)核電站發(fā)電量只占發(fā)電總量的5%，而美國(guó)這一占比達(dá)20%，我國(guó)發(fā)展核電空間很大，建造安全核電站的技術(shù)已獲自主創(chuàng)新專利，核燃料鈾是關(guān)鍵原料。鈾是錒系第Ⅲ族元素之一，符號(hào)U，原子序數(shù)92，具有放射性，化學(xué)性質(zhì)活潑。鈾以質(zhì)量數(shù)為234、235 及238 3 種同位素存在于鈾礦中，瀝青鈾礦中含量最多，少量存在于獨(dú)居石等稀土礦石中，也微量存在于海水中。鈾238 的半衰期為4.49×109年。同位素235 可用作核燃料。鈾238 俘獲中子后轉(zhuǎn)變?yōu)殁?39，也是核燃料。

隨著全球核能需求增加，對(duì)鈾的需求也在增加。鈾是一種有限資源。據(jù)估計(jì)，海洋中蘊(yùn)藏著超過(guò)45 億t 鈾，大約是陸地儲(chǔ)量的1 000 倍，從海洋中提煉鈾可能是一種更具可持續(xù)性的方式。然而，海水中的鈾濃度極低，據(jù)估測(cè)，每升海水中含有3.3 μg鈾，使得從海水中提取鈾要比從地下提煉鈾困難得多，成本也昂貴得多。20世紀(jì)50年代，科學(xué)家們就看到了從海水中提取鈾作為核燃料的可能性，但一直到20 世紀(jì)80 年代，日本科研人員才找到一種提取海水中鈾的方法，即利用一種名為偕胺肟的化合物來(lái)吸附鈾。由中國(guó)科學(xué)院牽頭的新研究項(xiàng)目，聚焦于這種化合物的吸附能力，研究成果發(fā)表在2021 年11 月底出版的英國(guó)雜志《自然·可持續(xù)發(fā)展》上。

科學(xué)家們以自然界中發(fā)現(xiàn)的分形（例如血管）為模板設(shè)計(jì)了一種多孔膜。研究發(fā)現(xiàn)，較以前使用的材料，含有偕胺肟的膜提取鈾的效果要高得多，吸附能力是以前的20 倍。研究報(bào)告的主要作者稱：“血管等分形在生物系統(tǒng)中無(wú)處不在。它們使物質(zhì)的優(yōu)化交換和轉(zhuǎn)化成為可能。”這啟發(fā)了新吸附劑的設(shè)計(jì)。研究發(fā)現(xiàn)，在4 周時(shí)間里，1 g 這種膜從天然海水中提取出9.3 mg鈾，是使用薄膜提取鈾的最高水平。

美國(guó)佐治亞理工學(xué)院及橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家發(fā)表文章稱，中國(guó)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的這種材料比許多同時(shí)代的吸附劑更好。他們還指出，還可從海水中吸附其他分子，比如釩、鐵、鋅、銅等，因此需要一種方法來(lái)進(jìn)行分離。目前的進(jìn)展加上其他國(guó)家研究人員的努力，讓我們距離開(kāi)發(fā)一種實(shí)用、有效的吸附劑越來(lái)越近。

2.4 氫能

氫能既能用來(lái)發(fā)電，還能作為汽車(chē)的動(dòng)力。氫是宇宙中最輕也是最豐富的元素。從理論上講，氫作為燃料有很多好處，盡管其在地球上很少單獨(dú)存在，但可以利用清潔電力分解淡水來(lái)生產(chǎn)氫。

氫一旦被制成，就可以像石油和天然氣一樣充當(dāng)化學(xué)能量載體，通過(guò)管道或經(jīng)壓縮送到需要的地方。每單位質(zhì)量氫儲(chǔ)存的能量是汽油的3 倍。氫氣燃燒時(shí)會(huì)釋放出儲(chǔ)存的能量，而這一過(guò)程實(shí)質(zhì)上是氫氣和氧氣結(jié)合生成水，所以，氫是綠色燃料。

在2021 年11 月結(jié)束的COP26 上，政府作出氣候承諾，表明我國(guó)要在21 世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)碳凈零排放的目標(biāo)。傳統(tǒng)的化石、石油、天然氣和甲烷能源必須轉(zhuǎn)型，太陽(yáng)能、風(fēng)能的成本將隨著技術(shù)進(jìn)步而下降，使得利用清潔能源大規(guī)模生產(chǎn)氫成為可能。

目前，世界每年生產(chǎn)約7 000 萬(wàn)t 氫，主要用于制造氮肥和甲醇等化學(xué)品，以及煉油去雜。電解水制取氫氣所用電力，大約96%來(lái)自天然氣、石油和煤炭，這種生產(chǎn)過(guò)程得到的氫被稱為“灰氫”。而用甲烷產(chǎn)生的電力生產(chǎn)得到的氫被稱為“藍(lán)氫”。而“綠氫”是由可靠的可再生電力電解水產(chǎn)生的。在當(dāng)前，可再生能源在全球還處于不發(fā)達(dá)階段，綠氫成本高于藍(lán)氫，更高于灰氫。

那么，綠氫的前景如何？目前，歐盟綠氫行業(yè)的電解槽總?cè)萘坎坏? GW，但在2020 年7 月，該行業(yè)設(shè)下了到2024 年電解槽容量達(dá)到6 GW、2030 年達(dá)到40 GW 的目標(biāo)?？s小綠氫和灰氫價(jià)格之間的差距需要時(shí)間，生產(chǎn)1 kg 氫需要50～55 Wh 的電力和9～10 L淡水。高達(dá)86%的綠氫成本花在了電解槽供電上。而風(fēng)能和太陽(yáng)能的成本在過(guò)去10 年快速下降，預(yù)計(jì)還會(huì)進(jìn)一步下降，對(duì)生產(chǎn)綠氫是一個(gè)好消息。中國(guó)的風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電已處于全球第一，成本也最低，為生產(chǎn)綠氫打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，綠氫也將成為中國(guó)新能源之一，將大規(guī)模生產(chǎn)。

電解槽本身占據(jù)了其他成本。目前，1 臺(tái)10 MW電解槽成本是3 年前的1/2，而且價(jià)格還會(huì)進(jìn)一步下降，原因是這些設(shè)備的制造商正在持續(xù)發(fā)展。最后，有些技術(shù)難題遠(yuǎn)未解決，尤其是氫能從產(chǎn)地到消費(fèi)地點(diǎn)的運(yùn)輸問(wèn)題。氫是一種很難大體量運(yùn)輸?shù)臍怏w，要壓縮、液化，并需要特殊的設(shè)備，導(dǎo)致成本昂貴。相比天然氣壓縮后運(yùn)輸，氫的運(yùn)輸要求更高，這無(wú)疑也增加了成本。

全世界將氫視作大機(jī)遇，根據(jù)研究估計(jì)，到2050年，綠氫市場(chǎng)規(guī)模可能增長(zhǎng)到1 萬(wàn)億美元，許多企業(yè)希望從中獲益。中國(guó)為了在2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和，在尋求替代能源過(guò)程中發(fā)現(xiàn)氫的潛力，正在制定一項(xiàng)詳細(xì)的試點(diǎn)計(jì)劃，將山東省改造成一個(gè)“氫能中心”。為了減少碳的影響，考慮的選項(xiàng)之一就是氫能。氫能因蘊(yùn)藏量豐富和零排放而被盛贊為未來(lái)能源。在世界最大碳排放量的中國(guó)力圖發(fā)展綠色能源時(shí)，中國(guó)的“十四五”規(guī)劃也描繪出一條從碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)向氫的路徑。中國(guó)的太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電已居全球第一，完全有條件發(fā)展綠氫。

山東省擬建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中，首先要建設(shè)一條總長(zhǎng)度180 km 的氫氣輸送管道，將氫從上游生產(chǎn)廠輸送給分布在全省商業(yè)和工業(yè)中心的終端用戶。該管網(wǎng)的干線架設(shè)在省會(huì)濟(jì)南和青島之間，支線將擴(kuò)展到濰坊和淄博的周邊工業(yè)區(qū)。所有地區(qū)都將100%使用氫能，并為燃料電池汽車(chē)提供加氫站。氫氣密度很小，1 輛載重30～40 t 的運(yùn)輸車(chē)只能運(yùn)輸300～500 kg 的氫氣。且氫氣必須在低于-253 ℃才能液化，又會(huì)提高氫能的使用成本，所以管道化是最佳運(yùn)輸方案，其維護(hù)和運(yùn)輸成本將是最低的。

山東以制造氫氣到運(yùn)輸所取得的試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，將延伸到廣東、江蘇和浙江等用電重點(diǎn)省份。山東計(jì)劃利用風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電生產(chǎn)綠氫，但考慮到山東省風(fēng)能和太陽(yáng)能資源的季節(jié)性波動(dòng)，我國(guó)風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電生產(chǎn)重點(diǎn)地區(qū)在大西北，不可避免將建設(shè)一個(gè)輸送可再生能源電能的全國(guó)電網(wǎng)，以便全國(guó)各地生產(chǎn)綠氫。

3 清潔能源的廢金屬處理問(wèn)題

國(guó)際能源署的一份報(bào)告稱：礦物是未來(lái)清潔能源系統(tǒng)中必不可少的原料。未來(lái)的能源系統(tǒng)中，數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能光伏板、電動(dòng)汽車(chē)都需要礦物來(lái)制造。報(bào)告顯示，全世界要想在2050 年前實(shí)現(xiàn)碳的凈零排放，對(duì)于關(guān)鍵礦物的整體需求量就要增至目前的6 倍。這些關(guān)鍵礦物包括鋰、鈷、銅、鎳和稀土元素。這對(duì)實(shí)現(xiàn)清潔能源構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。

首先是采礦。人類(lèi)歷史上采礦技術(shù)取得的進(jìn)步難以勝數(shù)，但99%的金屬開(kāi)采仍然依靠挖掘礦石，而在此之前往往還要清除大量覆巖，然后被開(kāi)采出來(lái)的礦石經(jīng)過(guò)加工，由此產(chǎn)生了大量的廢棄物，每年約1 000 億t，超過(guò)其他任何人造廢物。礦物開(kāi)采和加工還要耗費(fèi)大量能源，采礦業(yè)是溫室氣體排放的最大主體之一。2018 年，采礦業(yè)在全球排放的二氧化碳多達(dá)36億t，約為溫室氣體排放總量的10%。

清潔能源相比化石能源需要多得多的礦物，無(wú)論風(fēng)力渦輪機(jī)、太陽(yáng)能光伏板、電池和輸送電力設(shè)備，都要以礦物作為零部件，包括輸電網(wǎng)的鐵塔和電纜線。

國(guó)際能源署估算，2030—2040 年，從供應(yīng)鏈中回收的礦物，主要是廢電池中的銅、鈷、鎳和鋰，總量要從每年10 萬(wàn)t 左右增至每年120 萬(wàn)t。巨大的電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)將催生一個(gè)新的回收行業(yè)。目前還不清楚鋰電池的回收率，權(quán)威人士認(rèn)為在5%左右。